[論文レビュー] Measurement of the distributions of event-by-event flow harmonics in Pb-Pb Collisions at sqrt(s_nn)=2.76 TeV with the ATLAS detector

J. Jia|CERN Document Server (European Organization for Nuclear Research)|Sep 19, 2012

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 9被引用数 9

ひとこと要約

本研究では、ATLAS検出器を用いて、$√s_{•\mathrm{NN}}=2.76$ TeVにおけるPb-Pb衝突において、最初のイベントごとの（EbE）流れ調和分布$v_n$（$n=2$–$4$）の測定を報告する。2つのサブイベント手法と応答関数アンフォールディングを用いて、中心性が高い衝突では$v_2$分布がガウス型の揺らぎと整合的であることが判明したが、$v_3$と$v_4$は全中心性範囲でガウス型である。一方、グローバーおよびMC-KLN初期幾何モデルの両方とも、全中心性範囲で$v_2$を適切に記述できない。

ABSTRACT

The event-by-event distributions of harmonic flow coefficients v_n for n=2-4 are measured in Pb-Pb collisions at sqrt(s_nn)=2.76 TeV with the ATLAS detector, using charged particles with p_T > 0.5 GeV and |η|<2.5. The shape of the v_n distributions is consistent with Gaussian fluctuations in central collisions for v_2 and over the measured centrality range for v_3 and v_4. When these distributions are rescaled to have the same , the resulting shapes are nearly the same for p_T>1 GeV and 0.5

研究の動機と目的

• Pb-Pb衝突における$\sqrt{s_{\mathrm{NN}}}=2.76$ TeVでのイベントごとの（EbE）調和流れ係数$\langle v_n\rangle$（$n=2$–$4$）の分布を測定すること。
• GlauberおよびMC-KLNモデルからの初期状態の非一様性の偏心度分布と比較することで、初期状態の揺らぎの性質を調査すること。
• $\sigma_{v_n}/\langle v_n\rangle$の$p_{\mathrm{T}}$および中心性依存性を評価し、流体力学的応答と揺らぎの普遍性を探ること。
• イベントプレーン法の妥当性を、$v_n^{\mathrm{EP}}$を$\langle v_n\rangle$および$\sqrt{\langle v_n^2\rangle}$と比較することで検証し、揺らぎモデルとの整合性をテストすること。

提案手法

• チャージド粒子の方位分布のフーリエ展開を用いて、$p_{\mathrm{T}}>0.5$ GeVおよび$|\eta|<2.5$の条件を満たす粒子から、イベントごとの流れ係数$v_n^\mathrm{obs}$を抽出する。
• 検出器効率および有限な粒子生成数効果を補正するため、2サブイベント（2-SE）相関から導かれたベッセル-ガウス型の応答関数$p(v_n^\mathrm{obs}|v_n)$を用いて、応答関数をモデル化する。
• 2-SE手法では、対称的な$\eta$サブイベント（$\eta>0$および$\eta<0$）を用い、スミアリング分布を推定し、それをもとに真の$v_n$分布をアンフォールディングする。
• 導出された応答関数を用いて観測された流れベクトルをアンフォールディングし、EbE $v_n$分布を再構築することで、初期幾何モデルとの比較が可能になる。
• 観測された$\langle v_n\rangle$分布を、GlauberおよびMC-KLNモデルから得られる初期状態の偏心度$\epsilon_2$と比較する。両モデルは、データの$\langle v_2\rangle$に一致するようにスケーリングされている。
• イベントプレーン法による$v_n^{\mathrm{EP}}$を評価し、$\langle v_n\rangle$および$\sqrt{\langle v_n^2\rangle}$と比較することで、揺らぎモデルとの整合性を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 $n=2$–$4$のイベントごとの$v_n$分布は、ガウス型の揺らぎと整合的か。また、中心性に依存してその性質はどのように変化するか。
• RQ2 $\sigma_{v_n}/\langle v_n\rangle$は$p_{\mathrm{T}}$および中心性に依存するか。これは、初期幾何の揺らぎに対する流体力学的応答に何を示唆するか。
• RQ3 GlauberおよびMC-KLNモデルは、全中心性範囲で測定された$v_2$分布をどの程度適切に記述できるか。
• RQ4 イベントプレーン法による$v_n^{\mathrm{EP}}$は$\langle v_n\rangle$および$\sqrt{\langle v_n^2\rangle}$のどちらに近いか。これは、背後にある揺らぎ構造に何を示唆するか。

主な発見

• 0–2%の中心性領域では、$v_2$分布がガウス型揺らぎと整合的であるが、$v_3$および$v_4$分布は全中心性範囲でガウス型揺らぎと整合的である。
• $\sigma_{v_n}/\langle v_n\rangle$の比は、$v_2$および$v_3$の両方で$p_{\mathrm{T}}$に依存しないことが判明し、初期幾何の揺らぎに対する流体力学的応答が$p_{\mathrm{T}}$に依存しないことを示唆している。
• $v_2$に関しては、$\sigma_{v_2}/\langle v_2\rangle$は$\langle N_{\mathrm{part}}\rangle \sim 200$（20–30%中心性に対応）で最小値0.34を示す。
• $v_2$分布は、全中心性範囲でグローバーまたはMC-KLN初期幾何モデルの両方によって適切に記述できない。これは、初期状態の揺らぎの全複雑性を捉えられていないことを示している。
• イベントプレーン法による$v_n^{\mathrm{EP}}$は$\langle v_n\rangle$と$\sqrt{\langle v_n^2\rangle}$の間にある。特に中程度中心性衝突では$v_2^{\mathrm{EP}}$は$\langle v_2\rangle$に近く、外縁部では$\sqrt{\langle v_2^2\rangle}$に近づく。
• $v_3$および$v_4$分布は、$v_2$と比較してモデルとの一致が良いが、これは真のモデルの成功ではなく、すべての分布に共通するガウス型の形状が支配的であるためである。